KR100928996B1 - 포토레지스트 박리액 조성물 - Google Patents

포토레지스트 박리액 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 박리액 조성물은 알칸올아민(Alkanolamine) 5 내지 50 중량%, 테트라하이드로퍼퓨릴알콜(Tetrahydrofurfuryl alchol) 및 테트라하이드로퓨란디메탄올(Tetrahydrofurandimethanol) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 부식방지제 5 내지 50 중량%, 글리콜(glycol) 5 내지 50 중량% 및 여분의 물을 포함한다.
포토레지스트, 포토레지스트 박리액 조성물, 테트라하이드로퍼퓨릴알콜

Description

포토레지스트 박리액 조성물{Composition for removing a photoresist}
본 발명은 포토레지스트 박리액 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부식방지능력이 탁월하고 포토레지스트에 대한 용해력을 지니고 있는 테트라하이드로퍼퓨릴알콜(Tetrahydrofurfurylalchol)이 첨가된 포토레지스트 박리액 조성물에 관한 것이다.
집적회로(IC), 고집적회로(LSI), 초고집적회로(VLSI) 등의 반도체 디바이스와 액정표시장치(LCD) 등의 제조 공정에 있어, 기판 위에 일정한 패턴을 형성하는 데 포토리소그라피(Photo-lithography) 공정이 널리 이용되고 있다.
이러한 포토리소그라피 공정은 크게 노광 공정, 건식 또는 습식 식각 공정 및 애싱(ashing) 등의 일련의 공정으로 구성된다. 기판 상에 포토레지스트(Photo Resist)를 도포하고 노광한 후, 이에 대하여 건식 또는 습식 식각을 행하는 등의 일련의 공정을 수행하여 패턴을 형성하는 데, 이때 금속배선 위에 남아있는 포토레지스트는 포토레지스트 박리제를 이용하여 제거해 주어야 한다.
지금까지 사용되고 있는 포토레지스트 박리제로 알칸올아민(Alkanolamine), 극성용매 또는 글리콜(glycol)의 혼합물이 주로 사용되어 왔다.
알칸올아민으로는 모노에탄올아민(Monoethanolamine,MEA), 이소프로판올아민(Isopropanolamine, MIPA) 등이 사용되었으며, 극성용매로는 N-메틸피롤리돈(N-methylpyrollidone, NMP), 설포렌(Sulfolene), 디메틸술폭시드(Dimethylsulfoxide, DMSO) 등이 사용되어 왔다. 또한 글리콜로는 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(Diethyleneglycolmonoethylether, EDG), 디에틸렌글리콜모노부틸에테르(Diethyleneglycolmonobutylether, BDG), 트리에틸렌글리콜에테르(Triethyleneglycolether, TEG)등이 사용되어 왔다.
일반적으로 식각공정 후에 잔존하고 있는 포토레지스트를 상술한 포토레지스트 박리액을 이용하여 박리시킨 후 물로 세정하는데, 종래에는 물로 세정하는 경우에 금속배선이 부식되며, 포토레지스트의 재흡착이 발생하여 파티클이 생성된다는 문제점이 있었다. 이는 알칸올아민이 물과 섞이면 수산화이온을 발생시키고, 이에 의하여 알루미늄을 포함하는 금속이 부식되기 때문인데, 금속배선의 부식을 방지하기 위하여 특별한 부식방지제를 필요로 한다. 그러나 종래의 부식방지제는 그 원가가 높아 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.
최근에 LCD와 같은 평판 디스플레이 패널에 있어서, 점점 전면 패널의 크기가 대형화함으로써 박리제의 사용량이 급증하고 있으며, 이에 따라 공정원가가 상승하고 있다. 또한, 전면 패널의 대형화가 진행되면서 금속배선의 재료도 알루미늄에서 구리로 점차 변화 되어가고 있으나, 종래의 박리제들은 이들 두 재료에 모두 적용할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 부식방지능력이 탁월하면서도, 부가적으로 포토레지스트에 대한 용해력도 지니고 있는 테트라하이드로퍼퓨릴알콜(Tetrahydrofurfurylalcohol)을 첨가하고, 동시에 물을 첨가한 포토레지스트 박리액 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 박리액 조성물은 알칸올아민(Alkanolamine) 5 내지 50 중량%, 테트라하이드로퍼퓨릴알콜(Tetrahydrofurfuryl alchol) 및 테트라하이드로퓨란디메탄올(Tetrahydrofurandimethanol) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 부식방지제 5 내지 50 중량%, 글리콜(glycol) 5 내지 50 중량% 및 여분의 물을 포함한다.
본 발명에 따른 포토레지스트 박리액 조성물은 반도체 또는 평면 디스플레이 패널의 제조 공정에 있어서, 식각 공정 후에 잔존하는 포토레지스트의 제거능력이 뛰어나다.
또한 기존의 박리액을 사용하는 것이 불가능했던 알루미늄 및 구리배선에 사용할 수 있으며, 부식방지제인 테트라하이드로퍼퓨릴알콜을 첨가함으로써 조성물에 물을 첨가할 수 있게 되어 공정원가 측면에서 매우 큰 경쟁력을 갖는다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포토레지스트 박리액은 크게 알칸올아민, 테트라하이드로퍼퓨릴알콜 또는 테트라하이드로퓨란디메탄올(Tetrahydrofurandimethanol), 글리콜 및 물을 포함한다.
알칸올아민은 포토레지스트를 용해시키는 역할을 하며 포토레지스트 박리액 조성물의 주요성분이다. 알칸올(Alkanol)이 선형 탄화수소 알코올(Linear hydrocarbon alcohol), 분지 탄화수소 알코올(Branched hydrocarbon alcohol), 원형 탄화수소 알코올(Cyclic hydrocarbon alcohol) 중 어느 하나인 알칸올아민이 본 발명에서 사용될 수 있다.
좀더 구체적으로는 모노에탄올아민, 디에탄올아민(Dietanolamine), 트리에탄올아민(Triethanolamine), 이소프로판올아민, 프로판올아민(Propanolamine) 등이 사용될 수 있다.
이러한 알칸올아민의 조성비는 중량비로 5~50%가 바람직하다. 알칸올아민이 포토레지스트 박리액 조성물에 너무 적게 첨가된 경우에는 포토레지스트에 대한 박리력이 너무 약하게 되며, 반대로 너무 많을 경우에는 금속배선의 부식을 유발시킨다.
부식방지제로는 테트라하이드로퍼퓨릴알콜 또는 테트라하이드로퓨란디메탄올을 사용한다.
테트라하이드로퍼퓨릴알콜과 테트라하이드로퓨란디메탄올은 독성이 없으며 부가적으로 포토레지스트를 용해시킨다. 아래 화학식 1은 테트라하이드로퍼퓨릴알콜의 부식방지 메커니즘을 나타낸 것이다.
테트라하이드로퍼퓨릴알콜과 테트라하이드로퓨란디메탄올은 금속의 표면 상에서 금속과의 배위결합을 통하여 보호막을 형성하며 그 결과로 부식이 방지된다. 또한 테트라하이드로퍼퓨릴알콜과 테트라하이드로퓨란디메탄올은 물에 쉽게 용해되므로, 이들은 차후 물에 의한 세정공정에서 쉽게 제거된다.
Figure 112007079155839-pat00001
상기 화학식에서 M은 금속표면을 뜻한다.
테트라하이드로퍼퓨릴알콜 또는 테트라하이드로퓨란디메틸알콜의 조성비는 중량비로 5~50%가 바람직하다. 그 함량이 너무 적을 경우에는 부식방지 효과가 너무 미미하여 금속배선에 부식이 일어난다. 반대로 그 함량이 너무 많은 경우에는 다른 조성물인 알칸올아민과 물의 함량이 상대적으로 줄어들어 포토레지스트를 박리하는 능력이 저하되므로, 그 결과 포토레지스트가 모두 용해되지 않고 남아있다가 물을 이용한 세정공정에서 포토레지스트가 재부착되어 불량률이 높아지는 문제 점이 있다.
글리콜을 첨가하여 포토레지스트의 박리를 효과적으로 보조할 수 있다.
알칸올아민이 포토레지스트층으로 침투하여 이를 팽창시키면, 글리콜은 팽창된 포토레지스트층으로 스며들게 된다. 그 후 물에 의한 세정 시 상술한 글리콜은 용해된 포토레지스트를 물에 잘 퍼지게 하므로 포토레지스트를 신속하게 제거하는 데 도움을 준다.
이러한 글리콜은 그 구조가 R-O(CH2CH2O)H 인 것으로 여기서 R은 선형 탄화수소, 분지 탄화수소 및 원형 탄화수소 중 어느 하나를 포함한다.
좀더 구체적으로는 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(Diethyleneglycolmonoethylether, EDG), 디에틸렌글리콜모노부틸에테르(Diethyleneglycolmonobutylether, BDG), 트리에틸렌글리콜에테르(Triethyleneglycolether, TEG)등을 사용 할 수 있다.
글리콜의 조성비는 중량비로 5~50%가 바람직하며 위에서 언급한 R-O(CH2CH2O)H에 해당하는 것 중에서 하나 또는 두 가지 이상을 혼합해서 사용 할 수 있다.
또한 본 발명의 포토레지스트 박리액에는 물이 혼합되어 있는데, 이러한 물은 알칸올아민과 함께 혼합되어 포토레지스트를 용해시키는데 도움을 주며, 무엇보다도 물에 의한 세정을 용이하게 한다.
물의 조성비는 중량비로 10~50%가 바람직한데, 너무 적을 경우 휘발에 의한 포토레지스트 박리액의 감소가 빠르며, 반대로 너무 많을 경우에는 금속배선의 부 식을 유발시킬 수 있다.
아래의 표 1은 여러 가능한 포토레지스트 박리액 조성물로서 실제 포토레지스트를 박리하여 그 유효성을 검증한 것이다.
[표 1] 포토레지스트 박리액 조성물의 실시예
구 분 조 성(w%)
조성물1 THFA 20 MEA 25 BDG 55
조성물2 THFA 20 MEA 25 EDG 55
조성물3 THFA 20 MEA 25 BDG 25 물 30
조성물4 THFA 20 MEA 25 EDG 25 물 30
조성물5 THFA 20 MIPA 25 BDG 15 물 40
조성물6 THFA 20 MIPA 25 EDG 15 물 40
조성물7 THFDM 20 MEA 25 BDG 25 물 30
조성물8 THFDM 15 MEA 25 EDG 15 물 45
조성물9 THFDM 15 MIPA 25 BDG 25 물 35
조성물10 THFDM 20 MIPA 25 EDG 25 물 30
THFA: 테트라히드로퍼퓨릴알콜(Tetrahydrofurfurylalcohol)
THFDM: 테트라히드로퓨란디메탄올(Tetrahydrofurandimethanol)
MEA: 모노에탄올아민(Monoethanolamine)
MIPA: 이소프로판올아민(Isopropanolamine)
EDG: 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(Diethyleneglycolmonoethylether)
BDG: 디에틸렌글리콜모노부틸에테르(Diethyleneglycolmonobutylether)
도 1은 표 1의 조성물 1 내지 10으로 45 ℃에서 2분 동안 처리된 LCD 기판의 처리 전 및 후의 SEM 사진이다.
여기에서 LCD 기판 처리 후의 SEM 사진은 Mo 과 Al의 이중 배선이 구비된 LCD 기판에 대하여 상술한 조성물 1 내지 10을 이용하여 45 ℃에서 2분 동안 처리했을 때의 SEM 사진이다.
조성물 1 내지 10을 이용한 모든 경우에서, 알루미늄에 대한 부식이 전혀 없었으며, 포토레지스트가 완전히 제거되었음을 확인할 수 있다.
도 2는 표 1의 조성물 1 내지 10으로 55 ℃에서 30분 동안 처리된 LCD 기판의 처리 전 및 후의 SEM 사진이다.
여기에서 LCD 기판 처리 후의 SEM 사진은 Mo 과 Al의 이중 배선이 구비된 LCD 기판에 대하여 상술한 조성물 1 내지 10을 이용하여 55 ℃에서 30분 동안 처리했을 때의 SEM 사진이다.
조성물 1 내지 10을 이용하여 장시간 처리한 경우에도, 알루미늄배선에 대해서 어떠한 부식도 발생하지 않았음을 확인할 수 있다.
도 3은 표 1의 조성물 3 내지 10으로 45 ℃에서 2분 동안 처리된 LCD 기판의 처리 전 및 후의 SEM 사진이다.
여기에서 LCD 기판 처리 후의 SEM 사진은 Mo 과 Cu의 이중 배선이 구비된 LCD 기판에 대하여 상술한 조성물 3 내지 10을 이용하여 45 ℃에서 2분 동안 처리했을 때의 SEM 사진이다.
조성물 3 내지 10을 이용한 모든 경우에서, 구리에 대한 부식이 전혀 없었으 며, 포토레지스트가 완전히 제거되었음을 확인할 수 있다.
도 4는 표 1의 조성물 3 내지 10으로 55 ℃에서 30분 동안 처리된 LCD 기판의 처리 전 및 후의 SEM 사진이다.
여기에서 LCD 기판 처리 후의 SEM 사진은 Mo 과 Cu의 이중 배선이 구비된 LCD 기판에 대하여 상술한 조성물 3 내지 10을 이용하여 55 ℃에서 30분 동안 처리했을 때의 SEM 사진이다.
조성물 3 내지 10을 이용하여 장시간 처리한 경우에도, 구리배선에 대해서 어떠한 부식도 발생하지 않았음을 확인할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당 업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정하여져야만 한다.
도 1은 표 1의 조성물 1 내지 10으로 45 ℃에서 2분 동안 처리된 LCD 기판의 처리 전 및 후의 SEM 사진이다.
도 2는 표 1의 조성물 1 내지 10으로 55 ℃에서 30분 동안 처리된 LCD 기판의 처리 전 및 후의 SEM 사진이다.
도 3은 표 1의 조성물 3 내지 10으로 45 ℃에서 2분 동안 처리된 LCD 기판의 처리 전 및 후의 SEM 사진이다.
도 4는 표 1의 조성물 3 내지 10으로 55 ℃에서 30분 동안 처리된 LCD 기판의 처리 전 및 후의 SEM 사진이다.

Claims (3)

  1. 알칸올아민(Alkanolamine) 5 내지 50 중량%;
    테트라하이드로퓨란디메탄올(Tetrahydrofurandimethanol)를 포함하는 부식방지제 5 내지 50 중량%;
    글리콜(glycol) 5 내지 50 중량%; 및
    여분의 물을 포함하는 포토레지스트 박리액 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 알칸올아민은
    테트라하이드로퍼퓨릴아민(Tetrahydrofurfurylamine, THFN), 모노에탄올아민(Monoethanolamine, MEA), 디에탄올아민(Dietanolamine), 트리에탄올아민(Triethanolamine), 이소프로판올아민(Isopropanolamine, MIPA) 및 프로판올아민(Propanolamine) 중 어느 하나인, 포토레지스트 박리액 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 물의 조성비가 10 내지 40 중량%인, 포토레지스트 박리액 조성물.
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